平面槽形凸轮零件的加工工艺设计与数控编程全套图纸

本科毕业设计（论文）题目：平面槽形凸轮零件的加工工艺设计与数控编程系 别： 机电信息系 专 业：机械设计制造及其自动化班 级： 学 生： 学 号： 指导老师： 2013 年 5 月摘要I平面槽形凸轮零件的加工工艺设计与数控编程 摘 要此设计主要是对典型零件进行图形绘制、工艺设计和程序的编制及加工，通过对平面槽型凸轮的外形尺寸分析，应用 CAD 以及 Pro/E 软件绘制出二维和三维的图形并进行标注说明，注明图纸的公差要求、技术要求等。接着对平面槽型凸轮的零件图进行工艺分析，确定加工方法、路线等，并设计好各切削参数自动编出加工刀路轨迹。然后跟据图纸的工艺分析，选择合理的工艺路线及加工方法，根据零件形状、余量等选择适用形状大小的各种铣刀， 最后将 Pro/E 软件绘制的三维图利用数控加工仿真软加工件 Mastercam9.0进行仿真模拟加工，生产刀具轨迹；使用后置处理程序选取相应的配置文件，将刀具轨迹转换为数控机床可以识别的 NC 程序，为更加高速，快捷的造型，生产提供了一种切实可行的办法。生成的 NC 程序可以利用 DNC 方式传输给数控机床进行三维加工。关键词：平面槽型凸轮；加工工艺；数控加工毕业设计（论文）IIPlanar slotted CAM parts processing design and NC programmingAbstractThis design is mainly focuses on the preparation, the process of graphics rendering, design and the typical parts, through the analysis of shape and size of plane cam groove by using CAD and Pro/E software to draw graphics, 2D and 3D to label instructions and annotate the drawings tolerance requirements and technical requirements.Then it comes to the analysis of plane groove cam parts , the determination of the method of producing,and routes for process as well as the design the cutting parameters, which will create tools path automatically.After the previous process, choosing suitable allowance cutter shape and size is determined by the analysis of pictures. According to the shape of parts, the NC machining simulation using Pro/E software rendering 3D map of the soft parts of Mastercam9.0 for simulation of processing and production tool path. Selecting the configuration file accordingly is determined by the use of post processing program, the tool path for CNC machine tool transformation can be identified by the NC program, for more rapid, efficient design,which provide a feasible solution.The generated NC program can be transmitted to the CNC machine tools for machining by using the DNC.Key words:Planar slot type cam；machining process；NC machining 目录III目 录摘 要 .I1 绪论 .11.1 研究背景 .11.2 平面凸轮机构 CAD/CAM 的发展方向 .11.3 课题内容及实施步骤 .32 零件的分析及工艺规程设计 .42.1 零件的作用 .42.2 工艺分析 .42.3 毛坯的确定 .52.4 基准的选择 .62.4.1 粗基准的选择 .62.4.2 精基准的选用 .72.5 制定加工工艺路线 .73 刀具的选择和切削用量的确定 .93.1 铣削用刀具及其选择 .93.2 刀具材料应该满足零件的加工要求 .94 加工参数的选择及时间定额计算 .115 夹具的设计 .195.1 机床夹具有三大功用 .195.2 机床夹具设计要求 .195.3 工件的装夹方法和装夹方式 .195.4 确定夹具的类型 .205.5 夹紧装置 .206 仿真加工 .246.1 图形处理 .246.2 走刀路线的确定及刀具选择 .246.3 后置处理（生成 NC 程序） .30总 结 .31参考文献 .32致 谢 .33附录 1 Master CAM 仿真程序代码 .34毕业设计（论文）知识产权声明 .42目录IV毕业设计（论文）独创性声明 .431 绪论11 绪论1.1 研究背景凸轮的设计和制造精度直接影响到设备的运转精度，因此采用高精确的设计方法和数控加工手段成为现在凸轮制造业的方向。随着凸轮应用领域的不断扩大，对其设计提出了更高的要求。凸轮机构轮廓曲线设计一般有图解法和解析法两种方法。图解法简单易行比较常用，但效率低、误差大，不能满足现代工程对零件的高精度要求。随着计算机及数值计算方法的发展,解析法在凸轮机构设计中得到越来越多的应用。在凸轮的设计及加工中采用计算机辅助设计与制造的方法已日益普遍 1。 平面槽型凸轮的设计需要利用解析法来确定轮廓曲线，从设计上减少误差，已求达到能够准确的体现运动轨迹，同时要求能够尽量的提高设计的效率，建立它的模型易于更改，这是设计的传承性以及广泛的推广性所必需的。通过Pro/e软件进行几何建模，在计算机上实现平面槽凸轮的三维可视化设计，同时在加工仿真环境下对设计的模型进行加工检验，确定编制的代码生成的加工轨迹以及加工工艺。显然，利用数控技术对槽形凸轮进行铣削加工，将大大提高设计的精确性，降低设计生产开发周期，提高生产率 2。1.2 平面凸轮机构CAD/CAM的发展方向MasterCAM 是一种功能强大的 CAD/CAM 软件由 CAD 和 CAM 两大部分组成，并分成造型(Design)，铣削加工(Mill) ，车削加工 (Lathe)和线切割(Wire)4个功能模块。集设计与制造于一体。MasterCAM 采用图形交互方式自动编程。编程人员根据屏幕提示的内容于计算机对话，选择菜单目录或回答计算机的提问，直至将所有问题回答完毕，然后即可自动生成 NC 程序。NC 程序的自动产生是受软件的后置处理功能控制的，不同的加工模块和不同的数控系统对应于不同的后处理文件。平面凸轮 CAD/CAM 是随着凸轮机构的设计理论和 CAD/CAM 技术的发展而发展的。凸轮软件由最初的只能代替手工进行计算,逐步发展到能实现三维实体造型、机构仿真、自动编程等功能，并且还在不断发展下去。平面凸轮机构CAD/CAM 的发展主要有以下几个方向：a. 面向并行工程的 CAD/CAM 集成化毕业设计（论文）2并行工程以产品设计为突破口，要求产品开发人员在设计阶段就考虑产品整个生命周期的所有要素，包括质量、成本、进度、用户需求等，以便最大限度地提高产品开发效率和一次成功率 3。面向并行工程的平面凸轮机构CAD/CAM 系统集成化，在设计阶段就充分考虑制造、使用等各个阶段的特点和要求,设计的平面凸轮机构制造精度高、性能优良、使用可靠。并行工程的发展，对平面凸轮机构 CAD/CAM 提出了很高的要求。例如，在设计理论和设计方法上，设计模型的建立不但要考虑凸轮机构的几何、运动关系，还要考虑其功能、制造、材料、使用等多方面的信息；在凸轮机构的仿真方面,要求能进行三维实体的运动仿真和加工仿真；借助网络和工程数据库管理技术,实现数据共享和数据的动态修改；建立统一、友好的人机界面，充分发挥人在并行工程中的作用等等 3。目前的平面凸轮机构 CAD/CAM 软件还远远满足不了上述并行工程的要求。b. 智能化智能化就是应用人工智能技术实现产品生命周期各个环节的智能化和实现生产过程各个环节的智能化 5。平面凸轮机构 CAD/CAM 智能化就是实现平面凸轮机构的设计、制造等环节的智能化，提高设计和工艺水平，缩短周期，降低成本。c. 网络化网络技术是建立在硬件技术、软件技术以及通讯技术之上的，并与它们共同发展的一门技术。网络技术是实现各种制造系统自动化的基础，特别是实现基于异地设计与异地制造技术的基础。网络技术是 CAD/CAM 集成技术中的关键技术之一。d. 柔性化和通用化凸轮机构的种类繁多、功能不一，而且多样性及单件小批是现代机械设计和制造发展的方向，因此，凸轮机构 CAD/CAM 软件相应地要能适应各种不同的凸轮机构的设计要求，高效精确地设计制造出各种不同种类的凸轮机构。现有大多数凸轮机构的设计方法一般只能设计某种或某几种凸轮机构，采用的建模方法比较落后，效率不高，适应性不强，通用性很差。柔性化设计和柔性化系统建模方法是现代凸轮机构研究的前沿，利用此技术，可以大大提高设计的效率和适应性。当今，在电子技术和计算机技术的高速发展的同时，制造业发生了根本性毕业设计（论文）3的变化，其中一个重要的标志就是数控技术的广泛应用。数控加工技术对我国经济建设的发展具有重要的意义。当前我国企业的生产正逐步从原来的粗放型转向内涵型，产品生产也从原来的“粗制”转变为“精制” 。为了保证产品质量，降低成本，提高生产效率，企业在未来的生产中自动化程度将大大提高，一线的生产将向机电一体化、程控化、数字化方向发展普通机床逐渐被高效率、高精度的数控机床所代替，制造业正朝着高自动化、高智能化的方向发展。与普通机床相比，数控机床可显著提高加工效率和加工精度，例如凸轮轮廓中非圆的平面曲线，普通机床要么根本无法加工，要么加工精度很低，要么加工时间很长，而使用数控机床可以在很短的时间内加工出来，其加工精度和加工效率是普通机床所无法达到的。数控技术在短短几十年内得到了飞速发展，并己形成了巨大的生产力。正因为如此，国内外企业家和专家们已形成共识：今后相当一段时间内，机械加工技术的发展和竞争，主要是数控技术的发展与竞争。1.3 课题内容及实施步骤本设计的课题是完成数控编程中的加工工艺分析和夹具设计，并应用 Mastercam9.0 进行数控模拟加工，最后生成 NC 程序。论文主要是拟定加工方案，确定加工路线和加工内容，选择合适的刀具和切削用量等选择合适的夹具及装夹方法，设计指定工序的机床夹具以及对一些特殊的工艺问题的考虑数控铣工艺性分析及程序编制，最后完成零件的三维建模，并用 CAD/CAM 软件进行刀具路径的建立及模拟，自动生成数控加工程序。2 零件的分析及工艺规程设计42 零件的分析及工艺规程设计2.1 零件的作用平面槽型凸轮可以定义为一个具有曲槽的机件，利用其回转，可以使另一组件 从动子提供预先设定的运动。从动子之路径大部限制在一个滑槽内，以获得往覆运动。在其回复的行程中，利用导槽使其在特定的路径上运动。 凸轮是一项相当重要的连杆件，因为其应用简单，但却容易达到所需之运动目的，故在自动化机械中，凸轮机构已成为许多高速，高效，高精度自动机，半自动机和自动生产线中不可缺少的部分，做为凸轮机构中的主要零件凸轮的加工精度就显得很重诸如机械加工、印刷机、内燃机或计算器等，凸轮机构之应用相当普遍。凸轮的设计和制造精度直接影响到设备的运转精度，因此就要求有高精确的设计方法和数控加工手段。2.2 工艺分析如图 2.1 所示为槽形凸轮零件图，该零件是一个外部轮廓经过加工的圆盘，圆盘直径为 280mm，这次的任务是在铣床上加工槽与孔及使外部轮廓达到尺寸要求，零件的材料为 HT200，切削加工性能较好。图 2.1 凸轮二维图毕业设计（论文）5图2.2 凸轮三维图平面槽型凸轮的主要要求如下：由零件图知该零件12的精度为H7，35孔的精度为G7，槽的精度为F8，其余没有作出要求均按GB1804-M，查表可知公差取IT14即可，粗糙度除了12，35圆